震源断層の強度・摩擦特性・応力

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ICDP-DSeisプロジェクトで掘削したHole Bから回収された，2014年Orkney地震(M5.5)の震源断層を含む岩石試料を用いた摩擦すべり実験を行った．乾燥状態では，震源断層が生じたランプロファイアダイクとその母岩であるクラウン溶岩のいずれも摩擦係数は0.6-0.75で，一般的な岩石と同程度であった．最大累積変位172mmまででみると，法線応力によらず，クラウン溶岩の摩擦係数はすべり速度弱化を示した．一方，ランプロファイアダイクは，法線応力15MPaでは，すべり量が小さいときは速度強化だが，累積すべり量が大きくなるにつれて速度弱化に転じた．しかし，法線応力5MPaでは，実験を行ったすべり量の範囲では常に速度弱化であった．加水状態でも，クラウン溶岩の摩擦係数は乾燥状態と同程度であったが，ランプロファイアダイクでは0.2-0.3に低下した．クラウン溶岩の摩擦係数は，法線応力によらず，速度弱化を示した．ランプロファイアダイクは法線応力によらず，速度強化の摩擦特性であった．摩擦すべりに伴うAE活動も計測した．クラウン溶岩では，乾燥状態でも加水状態でも，累積すべり量が大きくなるにつれて，AE活動は低下した．一方，ランプロファイアダイクでは，実験開始直後はすべり量が大きくなるにつれて，いったん，AE活動が低下するが，その後，再び活発になることが分かった．これらの結果は，掘削地点が，本震時には破壊伝播を阻害する安定領域としてふるまい，その後に活発な余震活動を生じたことと説明する．